页岩气完井技术现状开题

1、 重庆科技学院毕业设计（论文）开题报告题 目 页岩气完井技术现状 学 院 石油与天然气工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 2015年 5月 20 日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典

2、、手册）。4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。 毕业设计(论文)开题报告1.1目的与意义页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。另一方面，页岩气采收率比常规天然气低，常规天然气采收率在60%以上，而页岩气仅

3、为5%60%。低产影响着人们对它的热衷，美国已经有一些先进技术可以提高页岩气井的产量。 中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页岩气层深度在8002600米，而四川盆地的页岩气层埋深在20003500米。页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了难度。随着技术的进步，页岩气井压裂措施的费用也逐步降低。水平井是页岩气藏成功开发的另一关键因素。根据美国经验，水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3-5倍，产气速率则提高10倍，而水平井的成本则不足垂直井的2-4倍。因此，水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。由于页岩气发育规模较大、单口井的控

4、制可采储量高（可达6千万方），采取措施后的单井日产量可达3万方。加之页岩气井的产量递减率低，容易实现30-50年的稳产时间，因此能实现相对的高产的经济价值。完井是使井底和油层以一定结构连通起来的工艺。是钻井工作最后一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连。而油井完井质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。本文拟结合国内外页岩气完井方法资料总结页岩气完井现状。1.2国外研究现状分析国外水平井技术始于20世纪30年代，80年代得到迅速发展，90年代以来，水平井技术在国外已发展得相当成熟，形成了从水平井设计到钻井、防砂、

5、完井和射孔等配套技术，并且已成为石油行业的一项常规技术，大规模应用于不同类型的油气藏，取得了非常显著的经济效益。水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。截至2000年年底，世界上已有69个国家在各种油气藏中钻过水平井，总计达23385多口，其中多数在美国、加拿大和前苏联，每年完钻1000口左右（到2000年底，美国水平井数为10066口、加拿大为9665口）。水平井分布以裂缝性油藏为主，约占53%，其次是底水和气顶油藏，约占33%。近几年，随着膨胀管、智能完井等新技术的研究和应用，越来越多的国家和地区应用水平井、分支井及大位移井等

6、复杂结构井技术来开采难动用储量、海上油气田或改善老区开发效果，都取得了明显的效果。目前，国外水平井最大水平位移达11500m，水平井最大垂深6062m，多分支水平井总水平段长度达到11342m。油气勘探和开发技术发达的国家认为，要使油气井获得最佳的经济效益，必须优化选择完井方法，因而十分重视对它的研究和应用。美国的油气井完井方法设计要收集工程、地质、油层损害等方面的数据29项，输入计算机，用完井设计程序进行处理，选择出最优的完井方法。前苏联在80年代中期也发展了完井底部结构的选择程序，并把产层分为裂缝型、裂缝孔隙型、孔隙裂缝型和孔隙型四类，按产层的有效厚度、岩石强度、渗透率、砂层粒度均匀性和压

7、力梯度等数据，设计出十一种不同的完井底部结果。同时，提出了若干项选择完井方法的具体指标，使完井方法的选择，进入了部分定量的阶段。目前，国外使用的完井方法种类较多，国外现有的水平井完井方式大致可以分为五种类型：裸眼完井、割缝衬管完井、砾石充填完井、封隔器完井和注水泥射孔完井。但国外以套管射孔完井应用得最为广泛，约占完井总数的百分之九十以上。水平井绕丝筛管砾石充填防砂完井技术受到了国内外普遍的重视，各国的石油公司都加快了该项技术的研究。目前国内水平井绕丝筛管砾石充填防砂仅仅局限于数值模拟和物理模拟室内阶段，还没有进入现场。国外在水平井砾石充填研究方面，Schlumberger公司和Baker-Hu

8、ghes公司技术比较领先，在美国墨西哥湾已成功地实施了一批油井，防砂有效期有效延长；Texaco公司2000年在哈萨克斯坦North Buzachi油田也成功进行了一口水平裸眼井的砾石充填防砂施工，BJ公司也有类似的防砂管柱。通过对资料进行研究分析，他们的施工管柱相当复杂，需用旁通管协助填砂，施工井段很长，成本高，工艺仅限于管内砾石充填，在井段较长的情况下，使后边井段采油贡献率降低，因此水平井分段开采，管内充填、管外挤压充填是今后水平井防砂工艺技术的发展方向。水平井裸眼充填砾石完井技术作为较先进的防砂方法之一得到广泛应用。该工艺能提高充填防砂强度，具有防砂效果好，油层伤害小，防砂后油井产量高、

9、寿命长等特点。Schlumberger、Baker-Hughes、BJ等公司技术趋于成熟。1998年Baker Oil Tools公司在北海油田完成了一口大位移井，开发浅层稠油，垂深914m，位移与垂深之比接近3，其水平裸眼砾石冲填段1769m，创下了世界之最。智能完井系统（Intelligent Completion System）是近年来新崛起的一项先进技术，从监控系统，实时监测油井流动状态信息，根据油藏特性和动态生产条件地面通过电或光纤仪器测量井下流体、油藏压力和温度，通过水力式、电子式或者电子水力式操作井下阀或滑套，对每个生产层进行控制。即由技术人员通过地面优化油藏管理方案，并通过遥控

10、井下各个不同油水层的开关，实现油嘴或水嘴尺寸的控制以及更高效、更科学和更灵活的油井管理。今后几年，智能井技术的研究开发重点仍将是通过模拟、计量和控制井下发生的情况来优化生产。Baker Oil Tools公司有几种智能完井工具和系统。液力控制开关的Inforce系统能遥控液控滑套、油井封隔器和井下监测仪表。该系统能够人工操作，也可以利用SCADA（Supervisory ControlAnd DataAcquisition）控制装置自动操作。井下石英仪表能向地面PC机系统实时输送压力和温度数据，对每一层段进行监测。一根电缆通过井口，向每个仪表提供电力。用电力控制井下控制阀和油嘴的InCharg

11、e系统，可以实时监测井底油管和环空的压力和温度。系统利用一根1/4 in控制电缆输送电力、传输指令和控制数据。采用一个地面控制系统，一口井可以控制12个层段。Baker公司正在将其多层完井技术与InForce和InCharge系统相结合，新的智能砾石充填系统正在开发之中，正在设计的光模块系统可代替并简化水下光纤装置，此外公司还在开展声学、电磁、地震双向和单向通信等方面的研究。InForce液压式智能完井系统是利用地面的液控箱，通过液力开启标准液控滑套的进油口或调节油嘴式液控滑套的油嘴大小，进行流量控制和油藏管理。近几年膨胀管技术呈现爆炸式大发展，该技术对石油工业将产生革命性的影响。例如等径井眼

12、技术一旦成熟，将极大地降低油井成本，并完全消除常规套管程序的缩径效应。油气井的钻井和完井成本在油田的勘探开发总成本中占有相当大的比例。可膨胀管技术是国外正在大力发展的可降低钻井完井成本的一项新技术。从20世纪80年代起，Shell公司就开始研究膨胀管技术。目前，提供膨胀管服务的公司有Halliburton公司、Baker Oil Tools公司和Schlumberger公司等国外石油公司。自1998年以来，Weatherford公司一直在可膨胀防砂筛管领域居于业界领先地位。该公司的膨胀管技术分为三类：可膨胀割缝管、实体膨胀管、膨胀系统。Weatherford公司研制出一种高柔曲性旋转扩管系统1

13、2，把上提和下压扩管改为旋转扩管，降低了90%的扩管力。Weatherford公司的膨胀防砂网占到全球膨胀防砂网市场份额的90%。膨胀防砂网能节省钻井费用20%，提高产能70%。它能适应不规则井壁，减小二者的间隙，降低由于近井地带颗粒混合造成的堵塞的危险性。Weatherford公司早在10年前就开始研制替代套管系统。替代套管系统是钻进过程中使用的一种膨胀管技术，它能通过封隔复杂井段来降低钻井费用。Weatherford公司2004年正在开发的两项技术是小井眼膨胀衬管技术和膨胀管完井系统13。小井眼膨胀管技术是发展单一直径井眼的基础，它可以降低建井费用。膨胀管完井系统是一种防砂体系，它将实体膨

14、胀管与膨胀防砂网合并为单行程完井系统，可在下套管井和射孔井中进行层间封隔。Weatherford公司的最新成果是把膨胀防砂网与层间封隔膨胀管用一段无缝管连接在一起形成一种联合系统。无缝管（相当于套管）控制了需要下常规封隔器、流量控制器和智能完井装置的井段。如果不需要防砂，层间封隔膨胀管可以代替膨胀防砂网起稳定井壁的作用。联合系统的主要优点是能够在长的大斜度井段或水平井段中完井。Halliburton能源服务公司利用实体膨胀管建大位移井取得成功，Halliburton公司对其PoroFlex膨胀防砂网系统和VersaFlex膨胀管系统都进行了改进。Halliburton公司研制出防腐合金P膨胀筛

15、网完井系统。这种系统采用316L不锈钢衬管以及316L不锈钢或20号合金防砂网。这种防砂网高温环境下能够承受不同浓度的H2S和CO2。Baker Oil Tools公司利用膨胀管技术完成了10口多分支井的6级完井。Baker OilTools公司在俄克拉何马州南部已损坏的177.8套管内成功地安装了205.7m长的膨胀管，修复后油井的增产效果明显；Baker Oil Tools公司开发出几项膨胀管技术，其中有EXPatch膨胀式套管修补技术、seeIEXX裸眼井衬管技术和EXXdrill系统，其中EXXdrill系统是用来临时隔离漏失带或在钻井过程中发生井壁失稳时用于支撑井壁的。Enventu

16、re全球技术公司进行了膨胀管穿过套管磨铣窗口的室内和现场试验并取得成功18。Schlumberger等技术服务公司也利用膨胀管技术进行过多分支井的6级完井。1.3国内研究现状分析中国是发展水平井钻井技术最早的几个国家之一。我国最早的有工业意义的水平井于1965年在四川钻成，成为继美国、前苏联之后第三个钻成水平井的国家。由于未能可持续发展，水平井技术在我国长期处于停滞状态。1988年，Amoco东方石油公司在中国南海珠江口盆地钻成了海上第一口水平井流花11-1-6井，该井采用当时世界上先进的导向钻井系统、顶部驱动钻井装置、MWD随钻测量工具以及低毒性矿物油基泥浆等工艺技术，仅用20天时间就完钻，

17、经过180天的EDST（Extended Drill Stem Test，延长钻杆试油）测试，结果与直井相比其底水锥进慢、产量高，含水也只有垂直井的一半。流花11-1-6井的成功为今后同类油田的开发提供了重要依据，也鼓舞了八十年代中国大陆水平井采油技术的开展。现代水平井始于1990年，经过近10年的研究与实践，我国的水平井技术有了长足的进步。国内经过“八五”及“九五”的研究、试验和推广应用，水平井技术不断提高，它已成为新油田开发、老油田挖潜及提高采收率的重要技术。油藏类型也从单一的砂砾岩稠油油藏扩大到非稠油的边底水断块油藏、裂缝性油藏、整装高含水油藏、地层不整合油藏和低渗透油藏等，从老油田挖潜

18、转向新区产能建设和老区调整。目前国内已钻水平井近千余口，其技术已达国际先进水平，并形成了一整套综合性配套技术，已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，水平井与同期调整井或周围直井相比，钻井费用约为直井的1.5倍2倍，产量约为直井2倍5倍。我国的水平井钻井成功率很高，为94%，这说明我国已很好的掌握了长、中半径水平井的钻井完井技术。中石油2000年完成的全国水平井应用情况调研报告中指出，国内水平井在各类油藏中的应用都有成功的例子，其类开发井在除超稠油油藏、特低渗透油藏之外的油藏中所占比例还是比较高的（类开发井指的是单井日产油量和累计产油量超过同区同类直井两倍的井）。目前我国陆地累计产油量最多

19、的是塔中4油田的第一口水平井TZ4-17-H4。对于浅层出砂油藏，国内应用较多的还是水平井套管固井射孔、管内滤砂管防砂完井技术。水平井套管内滤砂管防砂完井技术已形成了较为完善的悬挂式和平置式两大系列水平井滤砂管防砂管柱，国内现场应用近300口井。这两种管柱各具特点，悬挂式滤砂管防砂可有效防止落物进入水平段造成打捞困难；平置式滤砂管防砂管柱是将防砂工具置入水平段内，有利于下段生产完后不打捞防砂管柱就可进行上井段上返射孔防砂投产。胜利油田水平井滤砂管防砂技术从1994年3月进入现场以来，已累计进行防砂施工200余井次，施工成功率达100%，累计增油1.215×106t，取得了明显的经济效

20、益和社会效益。我国采用的完井方法亦以套管射孔完井为主，个别灰岩产层采用裸眼完井少数热采或出砂油气田采用砾石充填完井。然而，在完井方法的选择，尤其在某些参数的确定上，科学性不够，与国外尚有一些差距。为此，西南石油学院特与加拿大联合建立了完井技术中心，开展各项研究。近年来各油田也越来越认识到方法优选的重要性，这使得完井技术有了长足的发展。目前，在国内有些油田预测到膨胀管技术在钻井完井及修井方面的巨大潜力，已开始引进和开发膨胀管技术。其中，西南石油学院对膨胀套管技术的机理进行了大量的分析研究，首次成功地将坐标网格法运用于膨胀套管技术的机理研究，为膨胀套管的选材提供了理论依据和指导思想。2005年底，

21、中石油勘探开发研究院与大庆油田合作，进行了长段膨胀管加固试验，并取得了成功。截至目前，大庆油田膨胀管加固技术已开展现场实验50口井，取得了很好的效果。冀东、塔里木、辽河、胜利等油田先后引进了膨胀管技术。胜利油田目前已成功实施了46口井的膨胀管补贴。 毕业设计(论文)开题报告2.本课题的任务、重点内容、实现途径 2.1课题的任务（1）总结页岩气井完井方式；（2）总结页岩气井完井方式适用的地质条件；（3）总结页岩气井完井方式的的优缺点；（4）总结影响页岩气井完井方式选择的因素；（5）总结页岩气完井方式的选择原则及依据。2.2课题的重点内容（1）页岩气井完井方式现状；（2）影响页岩气完井方式选择的因素；（3）页岩气完井方式的选择依据；（4）页岩气井完井方式实例。2.3课题的实现途径（1）查阅与页岩气完井方式有关的资料总结页岩气完井方式；（2）查阅与影响页岩气完井方式选择的因素有关的资料总结影响页岩气井完井方式选择的因素；（3）查阅与页岩气完井方式的选择依据有关的资料总结页岩气完井方式的选择原则及依据；（4）查阅与页岩气井实例有关的资料。 毕业设计(论文)开题报告3.1完成课题所需工作条件 3.1.1工具书1于云琦.采油工程M.北京：石油工业出版社，2006年2陈平.钻井与完井工程M.北京：石油工程